LF発振回路、RF発振回路、パルス発振回路のそれぞれの代表回路名とその用途について簡単に教えてください。

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A 回答 (1件)

専門ではありませんので、ピント外れかもしれませんが・・・?


以下の参考URLサイト
「電子回路設計関連」の「発振回路」部分は参考になりますでしょうか?
---------------------------
1.定本発振回路の設計と応用/稲葉保/CQ出版/1993.12 
2.発振回路の完全マスター/稲葉保/日本放送出版協会/1988.9 
3.実験物理学講座/7/近角聡信∥〔ほか〕編…/共立出版/1978.5 
4.発振回路と変換技術/細田悦資/産報出版/1978.1 
5.発振回路/小西重成/東京電機大学出版部/1965------------------------------------
ご参考まで。 

真空管回路/〔上巻〕/宮脇一男/電気書院/1957 

エレクトロニクス講座/〔第1〕 …/広田友義/共立出版/1957 

電子回路/第3/川上正光/共立出版/1955 

参考URL:http://www.ncu.edu.tw/~ncume_ee/ee_ref/cqbkckt.h …
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時:2001/01/21 03:09

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Q発振回路の『正弦波』出力について

 とても困っているので質問させていただきます。
 RC発振回路を作成して低周波正弦波を出力させる、というものなのですが、『なぜ正弦波が出力されるのか』が分かりません。

 RC発振回路を載せているいくつかの本やWebサイトに当たった所、発振の振幅条件や発振周波数決定の周波数条件については書かれており理解できたのですが、肝心の『なぜ正弦波出力になるのか』が分かりません。
 例えば回路に電源を入れた際の過渡現象などによるゆらぎが、発振に成長すると思うんですが、そのゆらぎがどう変化して正弦波に整えられるのか、その過程が知りたいのです(参考書などではいきなり正弦波グラフが描かれてたりして、それについて全く解答が無い)。
 なお、実際には当方は、増幅器にはトランジスタを用いた反転増幅器、位相器にはCRハイパスフィルタ3段で180度位相を変える進相型を用いています。

 詳細な式や文献、Webサイト、論文等でも良いですので、教えていただければ幸いです。

Aベストアンサー

高調波とフーリエ級数について学習されると、nobuchomさんの疑問はおのずと解けるものと思います。

まず高調波ですが、周波数fの振動(正弦波)に対し、周波数2f、3f、4f・・・の振動(これまた正弦波)を高調波と呼びます。周波数が整数倍でないものは高調波と呼びません。

正弦波以外でも、周期が1/fである振動は全て基本波(周波数fの正弦波)と高調波の重ね合わせで表現できます。
例えばパルス波は
sin(2πft)+1/3・sin(6πft)+1/5・sin(10πft)+・・・+1/(2n+1)・sin((2n+1)πft)・・・
なる無限級数で表されます(フーリエ級数)。
第1項のみ取れば正弦波になります。第2項目以降はすべて高調波です。
世の中の振動・発振には完璧な正弦波というものはなく、パルス波に限らず必ず僅かの高調波を含んでいます。

ymmasayanさんの回答にもありますように移相器あるいは同調回路を通して帰還すると、基本波の成分のみが高調波の成分よりはるかに強く出てきます。仮に発振回路に最初にパルス波を放り込んだところで、高調波成分はすぐに減衰してしまい基本波だけが生き残るのです。

なお基本波しか帰還しなくても増幅回路の非線形性により高調波は自然と出力に現れます。増幅器の非線形性を強めにして故意に高調波を発生させ、それを同調回路でよりわけて取り出す「オーバートーン」という方法もよく使われています。(この場合も、帰還させるのは基本波のみです)

高調波とフーリエ級数について学習されると、nobuchomさんの疑問はおのずと解けるものと思います。

まず高調波ですが、周波数fの振動(正弦波)に対し、周波数2f、3f、4f・・・の振動(これまた正弦波)を高調波と呼びます。周波数が整数倍でないものは高調波と呼びません。

正弦波以外でも、周期が1/fである振動は全て基本波(周波数fの正弦波)と高調波の重ね合わせで表現できます。
例えばパルス波は
sin(2πft)+1/3・sin(6πft)+1/5・sin(10πft)+・・・+1/(2n+1)・sin((2n+1)πft)・・・
なる無限級数で表され...続きを読む

Q水晶発振回路が発振し始める理由

水晶振動子を使った発振回路は電源を入れただけで発振が始まるのですが、なぜ発振するのかが分かりません。
電源を入れると74HCU04等のICからノイズのようなものが出て、それがトリガーとなって発振が始まるのでしょうか?

Aベストアンサー

どの程度の説明が必要かよく分かりませんが,
初歩の回答から,発振回路は周波数を決める部分と
増幅する部分から構成されます.
カラオケなどで,スピーカのそばにマイクを近づけると
ハウリングと言う単一音が聞こえる現象が起こりますが
それと同じです.これもマイクとスピーカの特性に
よって周波数が決定され,回路のアンプで増幅されます.

さてご質問の,電源投入で発振する理由ですが,
原理的には定常電源が供給されると,回路は発振しません.
電源投入と言うのは,ステップ入力に相当しますので,
高調波を含む広帯域な周波数成分が含まれています.
これが周波数を決める回路(この場合は,水晶振動子と
負荷容量)に入り,特定の周波数信号だけが増幅回路
に入ります.後は,それが周波数選択されて,増幅される,
の繰り返しとなり,発振が成長します.

Q正弦波発振回路のひずみ率周波数特性

ウィーンブリッジを用いた正弦波発振回路で発振した正弦波のひずみ率を測定し、縦軸ひずみ率、横軸周波数(対数目盛)の周波数特性のグラフにしたところ、周波数が高くなるにつれ波のように変化しながら0.2%前後に収束していきました。ただ単に指数関数的に減少しているとは考え難く、原因が見当もつきません。どなたかご存知でしたら教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

回路に見覚えがあると思ったら、「三角波発振回路及び正弦波発振回路について(http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2996921.html)」で質問された方ですね。私はANo.2で回答した者です。

>OPアンプはおそらくμA741だとおもわれます

回路は「振幅制御回路」に出ている全波整流回路とAGC回路を使ったものですか?そのURL(http://www.hobby-elec.org/ckt18_2.htm#2)には、TL082のデータシートが出ていますが、μA741とは古いOPアンプですね。このOPアンプはセカンドソースが多く、AD741(アナログデバイセズ)、NJM741(新日本無線)、MC1741(モトローラ)、LM741(ナショナルセミコンダクタ、フェアアチャイルド)、μA741(テキサスインスツツメンツ)などがありますが、μA741という型番ならテキサスインスツツメンツでしょう。データシート [1] を見ると、Open Lo0p利得が100kHzで20dBあるので、まあ、問題ないでしょう(ウイーンブリッジ発振回路の最低利得は3倍=9.54dB)。

>発振波形の振幅は確か±15[V]だったと思います。

±15V電源だと±15Vの振幅は出ません(データシート [1] の Figure 6 参照)。電源電圧の絶対最大定格は、μA741Cで±18V、μA741Mで±22Vですので、電源電圧をこれ未満にまで大きくすれば±15Vの振幅は出るかもしれませんが、普通、こんな大振幅は出しませんし(せいぜい±10V)、この振幅で歪率0.2%というのは疑問です。μA741のスルーレートは標準で 0.5V/μs ですが(データシートの5ページ)、20kHzで±15Vの振幅は、スルーレートに換算すると1.88V/μsですのでOPアンプの能力を越えています。20kHzで±15Vの振幅は出せないと思います(しかも波形は三角波になって0.2%の歪率どころではないと思います)。本当に発振波形の振幅は±15Vなのですか?

「振幅制御回路」に出ている全波整流回路やAGC回路に使われている抵抗とコンデンサの値も聞きたかったのですが、発振波形の振幅が±15Vというのを聞いて、「本当に測定した結果なのかな」という疑問が涌いてきました。私がこれを書いているPCに回路シミュレータが入っているので、「振幅制御回路」に出ている全波整流回路やAGC回路に使われている抵抗とコンデンサの値が分かれば出力波形をシミュレーションできますが、抵抗とコンデンサの値はいくつでしょうか?

[1] μA741データシート(英語) http://focus.tij.co.jp/jp/lit/ds/symlink/ua741.pdf

回路に見覚えがあると思ったら、「三角波発振回路及び正弦波発振回路について(http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2996921.html)」で質問された方ですね。私はANo.2で回答した者です。

>OPアンプはおそらくμA741だとおもわれます

回路は「振幅制御回路」に出ている全波整流回路とAGC回路を使ったものですか?そのURL(http://www.hobby-elec.org/ckt18_2.htm#2)には、TL082のデータシートが出ていますが、μA741とは古いOPアンプですね。このOPアンプはセカンドソースが多く、AD741(アナログデバイセズ)、NJM74...続きを読む

Qパルス数に比例してパルス数を増やす回路もしくは装置がありますか?

経験が浅いため、回答について行けないかも知れませんが宜しくお願いします。

私はある目的でフォトンカウンティングヘッド(浜松ホトニクス製)の光電子増倍管モジュールを使用しています。

 この装置は微弱光計測の分野で使用するもので、光子が一個入射すると1つのパルス信号(TTLレベル約3.5V、数10ns幅のパルス)を出力するものです。
 仮に、毎秒70カウントされているとして100倍の7000カウントになるようにしたいのです。毎秒40カウントならば4000カウントというように出来ないものかと考えています。

どうか御指導下さい。

Aベストアンサー

dmekin360さん、再び今晩は。

ご趣旨理解しました、励起パルス数を派手に増加させる、パルスは1ms頻度と理解します、3つほどアイデアを出しましたのでご利用ください。

1:励起パルスをセット信号とし、1MHz程度の発振器を起動する、100パルス出たらリセットして待機。又は励起パルスで、100μs程度のワンショットパルスを駆動、このパルスをゲート信号として1MHz程度の発振器を動かす。

2:励起パルスをセット信号とし、1MHz程度のPRBSカウンタ(リングジョンソンカウンタ)を起動、一定時間(1周)経ったらリセットして待機、、又は励起パルスで、100μs程度のワンショットパルスを駆動以下略、擬似ランダム効果を付加。

3.励起パルスで、ある時間(要調整)のワンショットパルスを駆動、このパルスで低電圧ダイオードを逆バイアス、アンプで増幅し、適当にビデオ信号に加える、アナログ的ランダム性を付加。

Q三角波発振回路及び正弦波発振回路について

三角波発振回路及びウィーンブリッジを用いた正弦波発振回路の周波数の算出式の導出方法がわからなくて困っています。こちらのサイト(http://www.hobby-elec.org/menu.htm)で算出式はわかったんですが、あいにく図書館もしまっており、手元に資料がないため、導出方法がさっぱりわかりません。どなたかご存知の方がいらっしゃいましたら教えてください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

質問の意味は、以下の式をどうやって計算するか?ということでしょうか。

f = 1/{ 2*π*√(C1*C2*R1*R2) }

資料 [1] にある回路(基本構成のほう)を簡略化したのが下の図です。

          ← i1 + i2
     ┌───R2──C2──-┐
     │v0    ┏━━━━┓  │
 i1┌─┼───┨IN OUT ┠-┴─ v1
 ↓C1 R1↓i2 ┗━━━━┛
  └─┤
     ┷
    GND

OPアンプを固定利得のアンプとみなして、入出力だけあるとします。C1に流れる電流を i1、R1に流れる電流を i2 とすると、R2とC2に流れる電流は i1 + i2 になります(アンプの入力には電流は流れないとする)。また、アンプの入力電圧を v0、出力電圧を v1 とします。すると、素子を流れる電流と素子電圧の関係は

i1 = j*ω*C1*v0 --- [1]
i2 = v0/R1    ---[2]
i1 + i2 = ( v1 - v0)/{ R2 + 1/( j*ω*C1 ) } --- [3]

となります(注1)。式 [1] と [2] を [3] に代入すると

j*ω*C1*v0 + v0/R1 = ( v1 - v0)/{ R2 + 1/( j*ω*C1 ) }

となります。ただし、ω=2*π*f で f は周波数。これを整理すると

v2 = [ 1+C1/C2 + R2/R1 + j*ω*{ ω*C1R2 - 1/( ω*C2*R1) } ]*v0 --- [4]

となります。この回路が発振器として動作するには、v1 と v0 の位相が一致している必要があるので、虚数の項がゼロ、つまり

ω*C1*R2 - 1/( ω*C2*R1) = 0 → ω^2 = 1/( C1*C2*R1*R2 ) → f = 1/{ 2*π*√( C1*C2*R1*R2 ) } --- [5]

となります。C = C1 = C2、R = R1 = R2とすると f = 1/( 2*π*C*R) となります。

(注1)素子のインピーダンスを Z、素子の両端の電圧を v としたとき、素子に流れる電流 i は、i = v/Z であらわされます。抵抗なら Z = R、コンデンサなら Z = 1/(j*ω*C) です。Rの単位が Ω、C の単位が F のとき、f の単位は Hz となります。

[1] ウィーンブリッジ発振回路の原理 http://www.hobby-elec.org/ckt18_2.htm#3

質問の意味は、以下の式をどうやって計算するか?ということでしょうか。

f = 1/{ 2*π*√(C1*C2*R1*R2) }

資料 [1] にある回路(基本構成のほう)を簡略化したのが下の図です。

          ← i1 + i2
     ┌───R2──C2──-┐
     │v0    ┏━━━━┓  │
 i1┌─┼───┨IN OUT ┠-┴─ v1
 ↓C1 R1↓i2 ┗━━━━┛
  └─┤
     ┷
    GND

OPアンプを固定利得のアンプとみなして、入出力だけあるとします。C1に流れる電流を i1、R1に流れる電流を i2 とすると、R2とC2に流れる...続きを読む

Q水晶式発振回路について

水晶式発振回路というものがありますがこれは何故発振するのでしょうか?本などでみてもよくわかりません。なんとなくイメージできるように説明してください。幼稚な質問ですみません、お願いします。

Aベストアンサー

参考URLに詳細な解説がありますのでご覧ください。

水晶は圧電素子であること、つまり、結晶軸の特定方向に水晶を切り出し(カットし)て、電極で挟み、支持点をつけ、電圧をかけると、カット方向によって決まる方向に結晶がひずみます。電圧の掛け方を一定周期で変化させてやると、水晶振動板の形状や寸法によって決まる共振周波数でより多く周期的にひずみを繰り返すようになります。歪むことで逆に電極にその周期で電圧が発生します。この周期的に大きくひずむ周期の逆数を共振周波数とか固有周波数と呼びます。

このひずみ周期に合わせた電圧の変化を正帰還させて増幅してやれば振動が安定して発信します。

参考URLの図18、図31~32に発信回路のあります。
発信回路の水晶の周りの等価回路が図24にあります。
電気的なLCR共振回路を構成しています。R分がありますので減衰しますのでその分増幅器で増幅して発信を継続させています。
共振回路から、発信周波数は水晶によって決まった正確な周波数で発信します。

共振周波数は水晶振動子の寸法により決まりますので、
基本振動モードのほか、その奇数周波数倍の周波数で発信する可能性があります(図16~17参照)。共振周波数と水晶振動子の電気的なインピーダンスは密接に関係していて、インピーダンスがゼロになる周波数(共振周波数)で発振します。

水晶振動子も大小さまざまあり、振動モードによりいろいろな形状があります。大きなサイズの振動子は、基本周波数は低くなります。
小さくなるほど基本周波数が高くなります。腕時計に使われる水晶振動子は、寸法が小さい割りに発振する基本周波数を低くするためU字型の音さの形状に加工されています。

水晶の周りにコンデンサーを付けたり、正帰還増幅器の周波数特性を調整して、特定周波数で発振するように工夫がなされています。水晶振動子の固有周波数近くの周波数を、水晶振動子の発振回路に加えても、発振周波数は水晶振動子の固有振動周波数に引き込まれて、水晶の振動周波数に固定され安定に発振します。

参考URL:http://nanocarb.meijo-u.ac.jp/expII_TXT%5Cex2%5C2-7.pdf

参考URLに詳細な解説がありますのでご覧ください。

水晶は圧電素子であること、つまり、結晶軸の特定方向に水晶を切り出し(カットし)て、電極で挟み、支持点をつけ、電圧をかけると、カット方向によって決まる方向に結晶がひずみます。電圧の掛け方を一定周期で変化させてやると、水晶振動板の形状や寸法によって決まる共振周波数でより多く周期的にひずみを繰り返すようになります。歪むことで逆に電極にその周期で電圧が発生します。この周期的に大きくひずむ周期の逆数を共振周波数とか固有周波数と呼びま...続きを読む

Q正弦波発振回路

超音波振動する物を作ろうと思っています。
振動子は安いランジュバン振動子(http://www.rakuten.co.jp/us-dolphin/447365/447367/#402208等)を購入し、発振回路は自作する予定です。
そこで問題となるのは発振回路なのですが、ウィーンブリッジ正弦波発振回路(http://www.interq.or.jp/japan/se-inoue/ckt18.htm)でよろしいのでしょうか?

もしこの発振回路で良い場合、ランジュバン振動子の仕様が例えば
周波数 40kHz
入力電圧 1.0Vrms
インピーダンス 35オーム以下
静電容 3300pF
最大許容入力電力 50W

だったとした場合、どのような点に注意して回路を組む必要がありますでしょうか?(なんとなく思うのは回路の周波数と振動子の周波数を合わせるのかなぁということぐらいです・・・)

電子工作に詳しい方、どうかよろしくお願いします。
また、回路についてよりよいものがありましたらお教えください。

Aベストアンサー

1.0Vrmsは、「測定電圧」であって、最大入力とは無関係ですね。

Z=35Ω、最大許容入力 50Wという条件から、電圧を計算すると41.8Vrmsとなります。
つまり、この振動子の最大能力を出すためには、41.8Vrmsの出力電圧をかけてやらなければならない、ということです。

一般のオーディオアンプでも、40kHzの再生能力は十分持っていますから、これを利用するのはよいのですが、問題はパワーです。

例えば4Ωで50Wというオーディオアンプは、14.2Vしか出せません。
14.2Vをかけてやったのでは、この振動子には5.8Wしか入りません。
ちなみに、4Ωで41.8Vrms出せるオーディオアンプの定格出力は437Wです。

概算ですが・・・
   4Ω  50W  14.1V  5.7W   437W
   8Ω  50W  20V   11.4W   218W
  16Ω  50W  28.3V  22.9W   109W

静電容量の3300pFは、40kHzで1.2kΩものハイインピーダンスですから、パワーアンプにとっては全く問題ありません。

最後に調整ですが・・・
35Ωとか40kHz(共振周波数)とかは大体の値です。
最も効率よく動作させるためには、実際に共振を観測しながら、最適値に持っていくことが望ましいです。

オシロで振動子への入力波形を観測しながら、40kHz付近で周波数を変化させると、ピークやディップが観測されます。
最も電圧が高くなる点(共振周波数)に固定します。

また、この点では、インピーダンスは必ずしも35Ωになっているとは限りません。
クランプ電流計を使って電流を測り、オシロの電圧を読み取ればインピーダンスが計算できます。
(電流、電圧はrmsに換算する必要があります。rmsで読み取れる電圧計、電流計があれば、それを使用するのがよいでしょう)

最終的に入力電力が、「最大許容入力電力を超えないように」設定する必要があります。

また、最後の最後になりましたが・・・(-_-;)
発振器はサイン波である必要はありません。
矩形波でも、振動子と共振してしまえば、サイン波になってしまいます。(多少の高調波は残りますが)
通常、超音波振動子は矩形波でドライブします。

デジタルICを使った下記のような回路が簡単でよいでしょう。
抵抗をVRに置き換えれば、周波数が変えられます。
http://wave.iobb.net/doc/digital/12.html

参考URL:http://wave.iobb.net/doc/digital/12.html

1.0Vrmsは、「測定電圧」であって、最大入力とは無関係ですね。

Z=35Ω、最大許容入力 50Wという条件から、電圧を計算すると41.8Vrmsとなります。
つまり、この振動子の最大能力を出すためには、41.8Vrmsの出力電圧をかけてやらなければならない、ということです。

一般のオーディオアンプでも、40kHzの再生能力は十分持っていますから、これを利用するのはよいのですが、問題はパワーです。

例えば4Ωで50Wというオーディオアンプは、14.2Vしか出せません。
14.2Vをかけてやったのでは、この振動子には...続きを読む

Q差動増幅回路で、低周波での発振の原因は?

GHz帯の差動増幅回路のICを測定しました。

ICの入力が無信号のとき、出力のスペクトラムをスペクトラムアナライザ―でみると、非常に低周波(ほとんど0に近いところをピークとして)で、スペクトルが山形に盛り上がってしまっています。発振周波数は、特に、1本にたっているのではなく、広がっています。

これは、発振だと思うのですが、このような、非常に低周波での発振は、どのようなことが考えられるでしょうか?

何でも結構ですので、ヒントとアドバイスをお願いします。

Aベストアンサー

本当に発振ですか?普通のスペアナは入力が無くても直流分の信号は観測されます。
ICの電源を入れた時と入れない時での差を観測してみてください。
差が無いようでしたら発振ではありません。
ICの入力や出力端子を指で触ってみて様子が変わるでしょうか?変わるようなら発振しています。
オシロスコープの帰線が太くなるようでしたら、非常に高い周波数で発振している可能性もあります。

GHz帯のアンプは、アース回路と電源のディカップリングをちゃんとしないと簡単に発振してしまいます。


多段のアンプは低周波数で発振することがあって、そのような現象はモーターボーディングと呼ばれています。
多段で無い場合でもバイアス回路のデカップリングが多段になっているとCR発振回路の構成となって発振することがあります。
その場合はバイアス回路を簡単な構成にするとかデカップリングのCRの値を各段で違った値にして対策します。

参考URL:http://www-lab.ee.uec.ac.jp/text/trOscBasic/images/02-CR.gif

Q正弦波発振回路、それぞれの特徴

LC発振、CR発振、水晶発振のそれぞれの特徴や動作を教えてください。

Aベストアンサー

          長所               短所
水晶発振  周波数が格段に安定   任意に周波数を変えることが難しい
CR発振  比較的、精度・安定度が良い   高い周波数は困難
      計算値と合わせることが可能   (数十MHzくらいまで)
    (CR素子は精度の良いものが入手可能)
LC発振  高い周波数が得意     精度・安定度は悪い

基本的に、周波数可変の高周波を狙うなら、LC発振しかない。
先ずLC発振で原発振を手に入れ、何らかの方法で(PLLなど)で周波数の安定を図る。

Q発振回路について

発振回路はどのような目的で用いられているのでしょうか?
また、どのような所で用いられているのでしょうか?
分かる方、教えてください。

Aベストアンサー

発振回路は、コンデンサと、コイルの定数で、周波数がきまるので、
その周波数の等時性を利用します。
周波数を数えて時計機能にしたり、カウンターに利用したりします。
先の回答では民生用の応用が示されていましたが、産業用にもいろいろな
所で使われています。「近接スイッチ」と言って、金属が発振コイルに
近づくと発振が阻害されて、その等時性の変化を捉えて金属が接近したことを検知する部品があります。
民生用でも産業用でも、ほとんどの機器が
なんらかの発振回路を持っています。


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